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1 . 甲醇是一种理想的储氢载体,我国科学家研发的全球首套千吨级太阳能燃料舍成项目被形象地称为“液态阳光”计划。该计划利用太阳能电解水产生氢气,然后将二氧化碳与氢气转化为甲醇,以实现碳中和的目的。生产甲醇过程主要发生以下反应:
①
②
③
(1)反应③活化能(正)___________ (逆)(填“>”、“<”或“=”),该反应在___________ (填“高温”或“低温”)条件下自发进行。
(2)当只发生以上反应时,单位时间内反应物投料与转化率、产率之间关系如下表:
根据资料,氢气12000元/吨,二氧化碳1200元/吨,甲醇的选择率=甲醇的产率/二氧化碳转化率。若单纯从选择率角度看,上表中氢气与二氧化碳的最佳投料比应为___________ (填字母);若从碳中和的目的及原料成本因素考虑,实际生产中氢气与二氧化碳的最佳投料比应接近___________ (填字母)。
A.2∶1 B.3∶1 C.5∶1 D.7∶1
(3)工业生产对催化剂进行选择的时候,除了要考虑催化剂的效率以外,催化剂的稳定性也是很重要的参考条件,一般工业生产所用催化剂更换间隔为半年到一年,请根据下图信息,选出最适合的催化剂___________。
(4)在恒温密闭容器中,往容器中注入一定量和发生以上反应,若反应达到平衡时和浓度相等,则平衡时的的浓度=___________ 。
(5)通过设计燃料电池(图1),可以将甲醇中蕴藏的能量释放出来,酸性电解质溶液中,甲醇在电极上反应,产生碳氧化物。
请写出燃料电池负极反应方程式___________ 。
①
②
③
(1)反应③活化能(正)
(2)当只发生以上反应时,单位时间内反应物投料与转化率、产率之间关系如下表:
转化率% | 11.6 | 13.7 | 15.9 | 18.7 |
产率% | 3.0 | 4.1 | 5.3 | 6.9 |
A.2∶1 B.3∶1 C.5∶1 D.7∶1
(3)工业生产对催化剂进行选择的时候,除了要考虑催化剂的效率以外,催化剂的稳定性也是很重要的参考条件,一般工业生产所用催化剂更换间隔为半年到一年,请根据下图信息,选出最适合的催化剂___________。
A. | B. | C. | D. |
(4)在恒温密闭容器中,往容器中注入一定量和发生以上反应,若反应达到平衡时和浓度相等,则平衡时的的浓度=
(5)通过设计燃料电池(图1),可以将甲醇中蕴藏的能量释放出来,酸性电解质溶液中,甲醇在电极上反应,产生碳氧化物。
请写出燃料电池负极反应方程式
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2 . 光盘金属层含有Ag(其它金属微量忽略不计),可以进行资源回收利用,下图为从光盘中提取Ag的工业流程。已知:①气体A、气体D是空气的主要组成气体。
②配离子的形成是分步进行的: ; 。
③AgCl的Ksp=1.8×10-10 。
请回答:
(1)已知Ag位于周期表的第五周期IB族,Ag的原子序数为___________ 。
(2)写出反应Ⅰ的离子方程式___________ ,从反应产物的角度分析,以HNO3代替NaClO的缺点是___________ 。
(3)水合肼是一种液态还原剂,能直接与AgCl反应生成单质Ag。上述流程中,先将氯化银溶于氨水,再与水合肼反应,除了“碱性条件下水合肼的还原性增强”,还具有的优点可能有___________ (写出一条即可)。
(4)是一个可逆反应。
①结合相关数据说明上述反应是可逆反应___________ ;
②设计实验验证上述反应是可逆反应___________ 。
②配离子的形成是分步进行的: ; 。
③AgCl的Ksp=1.8×10-10 。
请回答:
(1)已知Ag位于周期表的第五周期IB族,Ag的原子序数为
(2)写出反应Ⅰ的离子方程式
(3)水合肼是一种液态还原剂,能直接与AgCl反应生成单质Ag。上述流程中,先将氯化银溶于氨水,再与水合肼反应,除了“碱性条件下水合肼的还原性增强”,还具有的优点可能有
(4)是一个可逆反应。
①结合相关数据说明上述反应是可逆反应
②设计实验验证上述反应是可逆反应
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解题方法
3 . 工业上用电镀污泥[含Cr(OH)3,少量Cu(OH)2,FeO和Fe(OH)3等]和废铅膏(含PbSO4,少量PbO2,PbO)为原料制备铬酸铅的工艺流程如下:已知:①在碱性条件下,Cr(Ⅲ)可被H2O2氧化为Cr(Ⅵ);在酸性条件下,Cr(Ⅵ)可被H2O2还原为Cr(Ⅲ)。pH<5时Cr(Ⅵ)主要以存在,pH>7时Cr(Ⅵ)主要以存在。Fe(OH)3和Cr(OH)3易形成共沉淀。
②相关化合物的溶解度与温度的关系如图所示:回答下列问题:
(1)滤液1中主要的阳离子有和_______ 。“沉铁”加入Na2CO3溶液调节溶液的pH=2,生成黄钠铁钒沉淀,pH不宜过大的原因是_______ 。
(2)“转化”中Cr3+反应的离子方程式为_______ 。一系列操作的顺序为_______ (填标号)。
可供选择的操作有:①加热浓缩、趁热过滤 ②冷却结晶、过滤洗涤 ③加H2SO4溶液调pH ④加NaOH溶液调pH ⑤加热煮沸
(3)25℃时Na2Cr2O7溶液中存在多个平衡,本题条件下仅需考虑如下平衡: ; 。pH=9,0.1 mol∙L-1Na2Cr2O7溶液中,则溶液中的平衡浓度为_______ (保留两位有效数字)。
(4)“盐浸”目的是加入Na2CO3溶液将PbSO4转化为PbCO3,Na2CO3溶液的最小浓度为_______ mol∙L-1 (保留两位有效数字)。[已知:25℃时,,]
(5)“焙烧”时H2C2O4与PbO2反应生成PbO、CO2和O2,测得CO2与O2分压比为2∶1,则反应的化学方程式为_______ 。
②相关化合物的溶解度与温度的关系如图所示:回答下列问题:
(1)滤液1中主要的阳离子有和
(2)“转化”中Cr3+反应的离子方程式为
可供选择的操作有:①加热浓缩、趁热过滤 ②冷却结晶、过滤洗涤 ③加H2SO4溶液调pH ④加NaOH溶液调pH ⑤加热煮沸
(3)25℃时Na2Cr2O7溶液中存在多个平衡,本题条件下仅需考虑如下平衡: ; 。pH=9,0.1 mol∙L-1Na2Cr2O7溶液中,则溶液中的平衡浓度为
(4)“盐浸”目的是加入Na2CO3溶液将PbSO4转化为PbCO3,Na2CO3溶液的最小浓度为
(5)“焙烧”时H2C2O4与PbO2反应生成PbO、CO2和O2,测得CO2与O2分压比为2∶1,则反应的化学方程式为
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解题方法
4 . 重铬酸钠晶体()为橙红色,是一种重要的无机盐产品。可以由铬铁矿[主要含,还含少量、、等]制备,主要工艺流程如下:
已知:①在水溶液中常以、、、等形态存在;本实验条件下,当约为3.5时转化为。
②酸性条件下,具有较强的氧化性,易被还原成。
请回答下列问题:
(1)“煅烧”时,转化为和,写出铬铁矿发生的主要反应的化学方程式_______ 。
(2)“中和除杂”时,先用水将浸取液稀释,并加热至接近沸腾,然后调节溶液约为7。
①加热至接近沸腾的目的为_______ 。
②若持续加热较长时间,可以通过生成而将硅除去,写出相应的离子方程式_______ 。
(3)室温下,“中和除杂”后所得的滤液中存在下列平衡:
室温下,反应的平衡常数_______ ;酸化时,通常用硫酸而不用盐酸,原因是_______ 。
已知:①在水溶液中常以、、、等形态存在;本实验条件下,当约为3.5时转化为。
②酸性条件下,具有较强的氧化性,易被还原成。
请回答下列问题:
(1)“煅烧”时,转化为和,写出铬铁矿发生的主要反应的化学方程式
(2)“中和除杂”时,先用水将浸取液稀释,并加热至接近沸腾,然后调节溶液约为7。
①加热至接近沸腾的目的为
②若持续加热较长时间,可以通过生成而将硅除去,写出相应的离子方程式
(3)室温下,“中和除杂”后所得的滤液中存在下列平衡:
室温下,反应的平衡常数
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2021-09-20更新
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350次组卷
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3卷引用:四川省泸州市泸县第四中学2023-2024学年高二下学期开学化学试题
5 . 科学家利用多种催化剂,实现甲烷和的超干重整,获得富产物。装置示意图及反应原理如下。控温,先通和混合气,分离水蒸气;再通惰性气体,获得富产物。各催化剂表面发生的反应为:
①表面:(反应①)、(反应②)
②表面:(反应③)、(反应④)
③表面:(反应⑤)
请回答:
(1)已知反应①的且的燃烧热为,则_______ 2(选填“>”“<”或“=”)。
(2)催化下,研究单独使用对反应②的影响:。
①该反应的反应速率与浓度关系可表示为:、,其中、为速率常数。则_______ (用含各物质的浓度的表达式表示)。
②某温度下该反应的平衡常数,将等物质的量的和通入含的反应器中,平衡后,则的转化率为_______ (结果保留一位小数)。
(3)下列说法正确的是_______。
(4)一般情况下,催化剂并不能提高产物的平衡产率。但在该设计中,CO的平衡产率明显高于反应①单独进行时的平衡产率,原因是_______ 。
①表面:(反应①)、(反应②)
②表面:(反应③)、(反应④)
③表面:(反应⑤)
请回答:
(1)已知反应①的且的燃烧热为,则
(2)催化下,研究单独使用对反应②的影响:。
①该反应的反应速率与浓度关系可表示为:、,其中、为速率常数。则
②某温度下该反应的平衡常数,将等物质的量的和通入含的反应器中,平衡后,则的转化率为
(3)下列说法正确的是_______。
A.获得等量,该技术的能耗小于单独用反应①的能耗 |
B.原料气中与的物质的量之比必须控制为 |
C.该技术利用暂存了,利用暂存了还原性 |
D.须严格控制温度,防止吸收水蒸气变成 |
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6 . “21世纪的清洁燃料”二甲醚具有含氢量高,廉价易得,无毒等优点。回答下列问题:
(1)以、为原料制备二甲醚(CH3OCH3)涉及的主要反应如下:
i.;
ⅱ.。
反应的=______ 。
(2)二甲醚水蒸气重整制氢体系中会发生如下反应:
主反应:
副反应:
温度为时,向压强为的恒压体系中按物质的量之比为1:3充入、,测得在催化剂HZSM-5催化下反应达到平衡时,二甲醚转化率为25%,且产物中。
①能判断主反应达到平衡状态的标志为______ (填字母)。
A.混合气体中各物质分压保持不变 B.混合气体的密度保持不变
C.混合气体平均摩尔质量保持不变 D.消耗1mol时,有2molCO2生成
②反应达到平衡时,的转化率为______ ,二甲醚水蒸气重整制氢主反应的=______ (列出含的计算式即可,用平衡分压代替平衡浓度,平衡分压=总压×物质的量分数)。
③已知主反应高温下可以自发进行,若升高反应温度,平衡时二甲醚的转化率______ (填“高于”或“低于”)25%。
④温度压强不变,只改变反应物的投料比,平衡时的体积分数变化趋势如图所示。投料比小于时,平衡时的体积分数变化趋势较投料比大于时更明显的原因是____________ 。
(3)用惰性电极设计碱性二甲醚一氧气燃料电池,负极反应的电极反应式为____________ 。
(1)以、为原料制备二甲醚(CH3OCH3)涉及的主要反应如下:
i.;
ⅱ.。
反应的=
(2)二甲醚水蒸气重整制氢体系中会发生如下反应:
主反应:
副反应:
温度为时,向压强为的恒压体系中按物质的量之比为1:3充入、,测得在催化剂HZSM-5催化下反应达到平衡时,二甲醚转化率为25%,且产物中。
①能判断主反应达到平衡状态的标志为
A.混合气体中各物质分压保持不变 B.混合气体的密度保持不变
C.混合气体平均摩尔质量保持不变 D.消耗1mol时,有2molCO2生成
②反应达到平衡时,的转化率为
③已知主反应高温下可以自发进行,若升高反应温度,平衡时二甲醚的转化率
④温度压强不变,只改变反应物的投料比,平衡时的体积分数变化趋势如图所示。投料比小于时,平衡时的体积分数变化趋势较投料比大于时更明显的原因是
(3)用惰性电极设计碱性二甲醚一氧气燃料电池,负极反应的电极反应式为
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7 . 甲醛释氢对氢能源和含甲醛污水处理有重要意义。
(1)电催化释氢
催化电解含较低浓度的混合溶液,可获得与(如图所示)、其中电极b表面覆盖一种与P形成的化合物(晶胞结构如图所示)作催化剂。①催化剂可由与混合物与高温灼烧制得(反应中N元素化合价不变),该反应的化学方程式为___________ 。
②电解时,电极b上同时产生与的物质的量之比为、则电极b上的电极反应式为___________ ,此种情况下,电解过程中每产生,通过阴离子交换膜的为___________ 。
(2)水化释氧
45℃时,碱性条件下作催化剂可将甲醛转化为,反应的机理如图所示:使用时将纳米颗粒负载在表面以防止纳米团聚,其他条件不变,反应相同时间,浓度对氢气产生快慢的影响如图所示:①若将甲醛中的氢用D原子标记为,得到的氢气产物为___________ (填化学式)。
②若浓度过大,的产生迅速减慢的原因可能是___________ 。
(3)氢气在化学工业中应用广泛,一定条件下,在某恒容密闭容器中,按投料比发生如下反应:
①下列能够说明该反应已达到化学平衡状态的是___________ (填标号)。
A. B.混合气体的密度不再变化
C.容器内总压强不再变化 D.混合气体的平均相对分子质量不再变化
②研究表明该反应速率方程式为,其中k为速率常数。与温度、活化能有关,若投料比时的初始速率为,当转化率为时,反应速率为,由此可知___________ ;设此时反应的活化能为,不同温度条件下对应的速率常数分别为,存在关系:(R为常数),据此推测:升高一定温度,活化能越大,速率常数增大倍数___________ (填“越大”“越小”或“不变”)。
(1)电催化释氢
催化电解含较低浓度的混合溶液,可获得与(如图所示)、其中电极b表面覆盖一种与P形成的化合物(晶胞结构如图所示)作催化剂。①催化剂可由与混合物与高温灼烧制得(反应中N元素化合价不变),该反应的化学方程式为
②电解时,电极b上同时产生与的物质的量之比为、则电极b上的电极反应式为
(2)水化释氧
45℃时,碱性条件下作催化剂可将甲醛转化为,反应的机理如图所示:使用时将纳米颗粒负载在表面以防止纳米团聚,其他条件不变,反应相同时间,浓度对氢气产生快慢的影响如图所示:①若将甲醛中的氢用D原子标记为,得到的氢气产物为
②若浓度过大,的产生迅速减慢的原因可能是
(3)氢气在化学工业中应用广泛,一定条件下,在某恒容密闭容器中,按投料比发生如下反应:
①下列能够说明该反应已达到化学平衡状态的是
A. B.混合气体的密度不再变化
C.容器内总压强不再变化 D.混合气体的平均相对分子质量不再变化
②研究表明该反应速率方程式为,其中k为速率常数。与温度、活化能有关,若投料比时的初始速率为,当转化率为时,反应速率为,由此可知
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8 . (丙烯)是重要基本有机原料。(丙烷)催化脱氢制过程如下:
Ⅰ.主反应:;
Ⅱ.副反应:。
回答下列问题:
(1)已知断裂下列化学键所需能量如下表:
上述主反应的___________ 。
(2)一定条件下,催化脱氢制发生上述Ⅰ、Ⅱ反应,和的平衡体积分数与温度、压强的关系如图1所示(图中压强分别为和)。①时,图中表示和积分数变化的曲线分别为___________ 、___________ 。
②提高催化脱氢制的反应平衡转化率的方法是___________ (任写一种)。
(3)在压力恒定,以作为稀释气,不同水烃比时,催化脱氢制备反应(上述反应Ⅰ、Ⅱ)平衡转化率随温度的变化曲线如图2所示。①平衡转化率相同时,水烃比越高,对应的反应温度越___________ (填“高”或“低”)。
②相同温度下,水烃比远大于15:1时,丙烷的消耗速率明显下降,可能的原因是:
ⅰ.丙烷的浓度过低;
ⅱ.___________ 。
③M点对应条件下,若的选择性为,则反应Ⅰ的分压平衡常数为___________ kPa。
(4)利用的弱氧化性,科研人员开发了氧化脱氢制的新工艺。该工艺可采用铬的氧化物为催化剂,其反应机理如图3所示。①反应(ⅱ)的化学方程式为___________ 。
②该工艺可以有效消除催化剂表面的积炭,维持催化剂活性,原因是___________ 。
(5)研究表明,氧化脱氢制的催化剂中含有多种元素,如Cr、Zr、Mg、Fe、Ni等。由Mg、Fe、Ni组成的的立方晶胞结构如图4所示。已知晶胞的边长为,设为阿伏加德罗常数的值。该晶体密度是___________ (用含、的代数式表示)。
Ⅰ.主反应:;
Ⅱ.副反应:。
回答下列问题:
(1)已知断裂下列化学键所需能量如下表:
化学键 | |||
能量 | 436.0 | 413.4 | 344.7 |
(2)一定条件下,催化脱氢制发生上述Ⅰ、Ⅱ反应,和的平衡体积分数与温度、压强的关系如图1所示(图中压强分别为和)。①时,图中表示和积分数变化的曲线分别为
②提高催化脱氢制的反应平衡转化率的方法是
(3)在压力恒定,以作为稀释气,不同水烃比时,催化脱氢制备反应(上述反应Ⅰ、Ⅱ)平衡转化率随温度的变化曲线如图2所示。①平衡转化率相同时,水烃比越高,对应的反应温度越
②相同温度下,水烃比远大于15:1时,丙烷的消耗速率明显下降,可能的原因是:
ⅰ.丙烷的浓度过低;
ⅱ.
③M点对应条件下,若的选择性为,则反应Ⅰ的分压平衡常数为
(4)利用的弱氧化性,科研人员开发了氧化脱氢制的新工艺。该工艺可采用铬的氧化物为催化剂,其反应机理如图3所示。①反应(ⅱ)的化学方程式为
②该工艺可以有效消除催化剂表面的积炭,维持催化剂活性,原因是
(5)研究表明,氧化脱氢制的催化剂中含有多种元素,如Cr、Zr、Mg、Fe、Ni等。由Mg、Fe、Ni组成的的立方晶胞结构如图4所示。已知晶胞的边长为,设为阿伏加德罗常数的值。该晶体密度是
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9 . 苯乙烯主要用作合成树脂、离子交换树脂及合成橡胶等的重要单体,也可用于制药、染料、农药以及选矿等行业。在催化剂作用下,苯乙烯可由乙苯直接脱氢或氧化脱氢制备。
反应Ⅰ(直接脱氢):
反应Ⅱ(氧化脱氢):
回答下列问题:
(1)已知:①
②
③
则反应的___________ ,若该反应的活化能(正)为,则该反应逆反应的活化能(逆)为___________ 。
(2)对于反应,保持温度和压强不变,向一体积可变的密闭容器(起始体积为)中分别通入为的混合气体,直接脱氢过程中转化率随时间变化如图所示:①充入的目的是_________________ 。
②内反应速率最慢的混合气对应图中曲线___________ (填“a”“b”或“c”)。
(3)在温度下,将和加入恒容的密闭容器中,发生反应Ⅰ、反应Ⅱ,测得的转化率及体系内的压强随时间的变化关系如图所示(忽略温度对压强、催化剂的影响):
①___________ (填“<”或“>”)。
②温度下,反应Ⅰ的分压平衡常数___________ (保留小数点后一位,为用平衡分压表示的平衡常数,即用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。(4)含苯乙烯的废水的排放会对环境造成严重的污染,现采用电解法进行处理,其工作原理如图所示(电解液是含苯乙烯和硫酸的废水,),已知:(羟基自由基)具有很强的氧化性,可以将苯乙烯氧化成和。①M连接电源的___________ (填“正极”或“负极”)。
②苯乙烯被氧化的化学反应方程式为__________________ 。
反应Ⅰ(直接脱氢):
反应Ⅱ(氧化脱氢):
回答下列问题:
(1)已知:①
②
③
则反应的
(2)对于反应,保持温度和压强不变,向一体积可变的密闭容器(起始体积为)中分别通入为的混合气体,直接脱氢过程中转化率随时间变化如图所示:①充入的目的是
②内反应速率最慢的混合气对应图中曲线
(3)在温度下,将和加入恒容的密闭容器中,发生反应Ⅰ、反应Ⅱ,测得的转化率及体系内的压强随时间的变化关系如图所示(忽略温度对压强、催化剂的影响):
①
②温度下,反应Ⅰ的分压平衡常数
②苯乙烯被氧化的化学反应方程式为
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28次组卷
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2卷引用:黑龙江省部分学校2024届高三下学期第三次模拟化学试题
10 . 氯气及其某些氧化物均能用于饮用水的消毒杀菌。
(1)1868年,狄肯和洪特发明了用氯化铜作催化剂,在加热时,用空气中的氧气氧化氯化氢气体制取氯气的方法,同时生成水蒸气。
已知:①
②
写出上述方法制备氯气的热化学方程式:___________ 。
(2)用的强氧化性来去除烟气中的、NO等污染气体,涉及的部分反应如下:
保持其他条件不变,对比添加NO、不添加NO两种情况,测得氧化率随变化关系如图所示。
①写出与NO反应的总化学方程式:___________ 。
②添加NO后,氧化率明显提高,其原因可能是___________ 。
(3)在5L恒容密闭容器中充入8mol、2mol、4mol发生反应:,平衡时其中三个组分的物质的量与温度的关系如图所示。
①下列措施既能提高的平衡转化率,又能增大化学反应速率的是_______ (填字母)。
A.升高温度 B.增大压强 C.加入催化剂 D.移出
②500K条件下,平衡时的物质的量浓度是___________ 。
③500K时,该反应的平衡常数___________ 。
(1)1868年,狄肯和洪特发明了用氯化铜作催化剂,在加热时,用空气中的氧气氧化氯化氢气体制取氯气的方法,同时生成水蒸气。
已知:①
②
写出上述方法制备氯气的热化学方程式:
(2)用的强氧化性来去除烟气中的、NO等污染气体,涉及的部分反应如下:
保持其他条件不变,对比添加NO、不添加NO两种情况,测得氧化率随变化关系如图所示。
①写出与NO反应的总化学方程式:
②添加NO后,氧化率明显提高,其原因可能是
(3)在5L恒容密闭容器中充入8mol、2mol、4mol发生反应:,平衡时其中三个组分的物质的量与温度的关系如图所示。
①下列措施既能提高的平衡转化率,又能增大化学反应速率的是
A.升高温度 B.增大压强 C.加入催化剂 D.移出
②500K条件下,平衡时的物质的量浓度是
③500K时,该反应的平衡常数
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